[00116810]一种利用管网压力扰动的发电机

①课题来源与背景 传感器的在线监测不仅为物联网技术的发展提供了动力,甚至可以说传感器的实时感知和在线监测也正在改变着人类的生产生活。然而在某些领域, 传感器的供电问题成为制约其应用的主要因素之一。太阳能电池成为无市电 或其他电源位置供电的优先选择。除了其易受极端恶劣天气影响的因素之外,在一定场合的使用仍然受地面状况的限制。如城市供水管网,需要对供水管 网的压力、流量和水质状况进行监测,然而有一些供水管道埋在距离城市较 远的地方,周围缺乏供电设施,影响了管道管理单位对管道运行状态等监测 的实施。即使周围存在市电的情况下,因为铺设电缆需要涉及到路面开挖等 过程,耗费了大量的人力、物力,同时破坏了环境。 目前供水管网在线监测传感器的供电方式主要有三种,一种是市政供电, 该方法建设成本高,并且某些场合无法使用;一种是太阳能电池供电,该方法同样存在建设成本高、受天气影响较大、不稳定的弊端;另外就是蓄电池供电,该方法需要经常更换电池,产生较大的运维费用。 因此,为力稳定的提供水管网上安装的流量计、压力计等传感器供电, 利用供水管网的水压的扰动设计一种水力冲压发电装置。供水管网内的输水压力一般在0.3MPa左右,受用户用水、水锤、开关阀和外界干扰等因素的影 响,水网的压力始终在不停的波动。因此能过水压波动发电较之前的能过水 流发电是更为可行的方法。 ②技术原理及性能指标 本成果目的在于提供一种利用管网压力扰动的发电机,通过依靠管网 自身的压力扰动为能源而设计一种冲压推磁的发电机,通过水流冲击线圈塞与周围的磁铁环形成切割磁感线的运动,从而产生电流,解决了现有的供水 管网在线监测传感器的供电不便,不稳定等问题。 本成果包括缸筒、磁铁环、第一法 兰、弹性防水管和线圈塞,缸筒一端固定有第一导管,另一端固定有第二导管,第一导管一端固定有第二法兰,第二导管一端固定有第三法兰;磁铁环套在缸筒外侧,线圈塞在缸筒内移动;弹性防水 管一端固定在线圈塞上,另一端固定在缸筒上;第一法兰与第二法兰配合。第一导管的管径小于第二导管的管径,通过在缸筒一端 口固定一环形堵板,第一导管与环形堵板相互配合固定,通过将第一导管的一端固定在环形堵板的中心孔内,焊接固定方式保持气密性要好,不漏气, 同样的将弹性防水管的一端固定在环形堵板的一表面。第二导管的外侧面一端与缸筒一端的内表面滑动配合, 调节第二导管的端面与缸筒的另一端面的距离,在满足线圈塞的行程距离后, 固定第二导管;第三法兰通过焊接的方式固定第二导管的另一端。磁铁环套在缸筒的外侧,通过胶粘剂固定在缸筒上。弹性防水管采用波纹管或弹性软管,弹性防水管的 一端无缝固定在线圈塞的一端面上,采用弹性防水管一方面用来将线圈塞的线缆不受水的侵蚀,防水的作用,另一方面通过自由伸缩的方式与线圈塞一同移动。 ③技术的创造性与先进性 1、本成果适用于在管网监测领域,直接利用管网自身的压力扰动为监测 传感器提供供电电源,为偏远地区、无市电条件下传感器的运行提供用电条件,可以节省因建设供电系统而产生的大量人力、物力和财力支出,同时具 有普适性。 2、本成果通过依靠管网自身的压力扰动为能源而设计一种冲压推磁的 发电机,通过水流冲击线圈塞与周围的磁铁环形成切割磁感线的运动,从而产生电流,为供水管网上安装的流量计、压力计等传感器供电。 3、本成果的水力发电机具有结构小巧,制作成本低,安装与应用灵活, 不受环境的影响,大大降低了维护成本;具有安全、稳定、高效使用寿命长等特点。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目属于水力发电技术领域,特别是涉及一种利用管网压力扰动的发电机,通过水流冲击线圈塞与周围的磁铁环形成切割磁感线的运动,从而产生电流,水压波动发电较之前的水流发电是更为可行的方法。 ⑤应用情况及存在的问题 目前,未进行产业化。 ⑥历年获奖情况 暂无